专利名称：锅炉排烟烟气场在线测量系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及测量系统，更具体地说是一种锅炉排烟烟气场在线测量系统。
背景技术：
随着传统能源的日益减少，能源价格的大幅提升，目前国内电力系统的节能降耗呼声也 越来越强烈。
电厂系统内的节能降耗主要集中在锅炉与汽机方面，排烟热损失和固体未完全燃烧热损 失是影响电厂锅炉的热效率的最主要因素，也是锅炉燃烧可以控制热损失部分，排烟氧量和 温度、飞灰含碳量是锅炉运行的主要参数，它们直接决定了锅炉的排烟热损失和固体未完全 燃烧热损失，从而从根本上影响着整个机组的运行效率。
根据计算，排烟氧量每提高1%，锅炉的热效率将降低大约0.25% 0.4%，排烟温度每提 高l(TC，锅炉的热效率将降低大约0.5%,飞灰含碳量每增加1%,锅炉热效率将减少大约 0. 3%~0. 4%，所以对排烟场的监测与电厂的节能降耗意义非凡。
目前大型锅炉大多采用内置式氧化锆氧量计测量锅炉的排烟氧量，但是使用情况不太理 想，存在的主要问题包括
1、 故障率高。包括飞灰磨损、堵灰、铂电极中毒或剥落脱离、电加热器损坏等。
2、 测量精度低。受传感器本身精度、烟气氧量分布不均匀、安装处漏风的影响，测量 精度不易保证，综合误差在2% 02左右。
3、 动态性差。氧化锆氧量计是利用浓差电池的原理工作的，氧分子在氧化锆电介质内 有个渗透过程，造成测量滞后大。为了减少飞灰磨损，许多氧量计探头上加装陶瓷保护套管， 但是这样更增加了堵灰的可能性和增加了测量滞后。
4、 测量值没有代表性。氧化锆氧量计安装的位置固定，而烟道内流场紊乱，单点测量 并不能代表整个烟道的排烟氧量。
5、 测量环境恶劣。氧化锆氧量计布置在烟道内，温度达300以上，并伴随着大量飞灰 的冲刷，对使用寿命及使用精度影响很大。
6、 检修、维护、校验困难。
另外，大部分电厂的排烟温度每个烟道只取两三个点，这不能代表排烟的真正温度，对 锅炉的运行不能起到很好的指导作用。而排烟的在线气体分析也只限于氧量，对环境威胁大 的SO" NOx等其它气体含量，电厂也没有实现在线监测。
实用新型内容
本实用新型是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种故障率低、测量精度高、 动态响应灵敏、测量值可靠、测量范围更全面、使用寿命长、能快速隔离检修及更换零部件 的锅炉排烟烟气场在线测量系统。
本实用新型为解决技术问题采用如下技术方案
本实用新型锅炉排烟烟气场在线测量系统的结构特点是设置网格式取样系统，是在被取 样烟道内，设置多根取样管，各取样管设置取样孔，所有取样孔在被取样烟道的烟场中呈网 格点分布，所有取样管的另一端在位于被取样烟道外部的混合缓冲罐中汇集，以混合缓冲罐 的输出气体为烟气分析仪的采用信号，在混合缓冲罐的输出管路中设置抽气泵。
本实用新型的结构特点也在于-
设置两路压力气体吹扫系统， 一路为混合缓冲罐的工作状态吹扫系统，对混合缓冲罐形 成反向吹扫的压力气体是来自于抽气泵反冲旁路的分流压力烟气，抽气泵以混合缓冲罐旁通 管为烟气输入管路；另一路是以厂用压縮空气为高压气源，在系统的不同部位形成高压气体 吹扫通道。
所述被取样烟道为烟道上游，抽取的烟气在经过烟气分析仪之后返回到烟道下游。 在所述烟气分析仪输入管口设置流量调节阀；位于所述流量调节阀与抽气泵之间，设置
旋风分离器，在旋风分离器的输出管路中设置烟气旁路，经过烟气旁路的烟气返回到烟道下游中。
在烟气分析仪中设置与大气相通的自检气流通道。
取样管采用一管一孔的结构形式，所述一管一孔是每根取样管仅在一个测量位置上设置 取样孔。
所述取样管采用一管多孔的结构形式，所述一管多孔在每根取样管不同的位置处分别设 置取样孔。
所述混合缓冲罐的设置包括在罐内设置防尘滤网，混合缓冲罐烟气入口设置在防尘滤网 的下部，混合缓冲罐烟气出口设置在防尘滤网上部。
在混合缓冲罐的底部设置飞灰收集器，飞灰收集器的底部和顶部为独立可控的顶部阀门 和底部阀门。
与己有技术相比，本实用新型有益效果体现在
l测量烟气场。本发明设置网格式取样系统进行烟气取样，相对于传统的测量某一点上 的排烟氧量，数据可靠性大大加强，测量误差大大降低。
2、本实用新型通过取样管将被测烟气利用抽吸的方式引向烟道外部，因此测量仪器设
置在烟道管外部，有效避免了恶劣环境对设备的损坏，大大降低故障率，检修维护极为方便。
3、 本实用新型基于抽吸的采样方式，相对于传统的撞击式飞灰取样装置，可以保证飞 灰采样的颗粒均匀性，避免了传统的飞灰取样颗粒偏大的缺点。
4、 测量设备精度高。由于测量环境大大改善，可选择市场成熟的精度高的氧量计来取 代氧化锆氧量计，从而使测量精度大大提高，测量灵敏度也大大提高。
5、 本实用新型通过布置压力气体吹扫系统，保证了在飞灰存在的排烟环境中采样管道 的通畅。
6、 本实用新型混合缓冲罐的设置， 一方面保证了各个采样管道烟气的充分混合，另一 方面利用混合缓冲罐的独特设计保证了到氧量分析仪的烟气洁净。
7、 本实用新型在实现了烟气场的均匀釆样后，可以对排烟的气体成分进行详细的在线 分析，不仅由此获得烟气的准确氧量，同时也能通过检测仪器实现对CO、 C02、 S02， N0x等气 体的在线监测。
8、 本实用新型中可以通过将取样管设置为一管一孔或一管多孔的结构形式，分别用于 测量详细的烟气成分分布场，或精确测量烟气场内的平均烟气成分。
9、 本实用新型系统中，可附加温度测量器件，实现温度场的在线测量，大大增加了排 烟温度的准确性，对锅炉的运行有更好的指导作用
图1为本实用新型系统构成示意图。
图2 (a)和图2 (b)为取样管两种不同的布置方式。
图3为本实用新型中混合缓冲罐内部结构示意图。
图中标号l被取样烟道、2取样管、3取样孔、4取样管吹扫通道、5混合缓冲罐旁通 管、6烟道下游、7反冲旁路、8自检气流通道、9吹灰排出阀、IO防尘滤网、ll混合缓冲 罐烟气入口、 12混合缓冲罐烟气出口、 13飞灰收集器。
以下通过具体实施方式
，结合附图对本实用新型作进一步说明。
具体实施方式
参见图l，设置网格式取样系统，本实施例是在被取样烟道l内设置四根取样管2，各 取样管上设置多取样孔3，所有取样孔3在被取样烟道1的烟场中呈网格点分布，所有取样 管2的另一端在位于被取样烟道外部的混合缓冲罐中汇集，以混合缓冲罐的输出气体为烟气 分析仪的采用信号，在混合缓冲罐的输出管路中设置抽气泵。
实际应用过程中，根据《电站锅炉性能试验规程》(GB10184-1988)对被取样烟道按照
网格法安装对应数量的取样管，取样管上的取样孔也是根据《电站锅炉性能试验规程》 (GB10184-1988)确定数量及位置。取样管2以防磨钢管为材质，焊接于被取样烟道1的烟 道壁上，焊接过程中保证管道的气密性。 具体实施中的相应设置也包括
为防止系统堵灰，设置两路压力气体吹扫系统。 一路为混合缓冲罐的工作状态吹扫系统， 对混合缓冲罐形成反向吹扫的压力气体是来自于抽气泵反冲旁路7的分流压力烟气，抽气泵 以混合缓冲罐的旁通管5为烟气输入管路，该路吹扫系统用于在系统运行的同时，对积灰较 严重的混合缓冲罐区域进行定期吹扫；在混合缓冲罐中的滤网开始堵塞时，打开反冲旁路7， 由此实现从抽气泵出口引出一路气体对混合缓冲罐进行反冲，反冲结束后，再切换到正常的 釆样模式即可。另一路是以厂用压缩空气为高压气源，在系统的不同部位形成高压气体吹扫 通道，用于系统启动前、关闭后，或系统堵塞时，对整个系统使用压縮空气进行吹扫。图l 所示，在取样管2的外侧设置一路吹灰排出阀9，作为系统吹扫时的气体排出口。
被取样烟道1为烟道上游，抽取的烟气在经过烟气分析仪之后返回到烟道下游6。
在烟气分析仪输入管口设置流量调节阀，运行中使用流量调节阀按照烟气分析仪器的需 要对输入在烟气分析仪中的烟气流量进行调节；位于流量调节阀与抽气泵之间，设置旋风分 离器，在旋风分离器的输出管路中设置烟气旁路，烟气旁路返回到烟道下游6中。烟气返回 的形式一方面利用了烟道内的负压，减少抽气泵的出力；另一方面，封闭的系统避免了高温 烟气排出带来的不便。
在烟气分析仪中设置与大气相通过的自检气流通道8，用于烟气分析仪的自检。 烟气分析仪可选择市场成熟的高精度试验室用氧量计，系统中各阀均采用电动或气动阀，实 现系统的自动化运行。
图2 (a)和图2 (b)示出了取样管两种不同的布置方式。其中，图2 (a)所示是取样 管2采用一管一孔的结构形式，每根取样管2仅在一个测量位置上设置取样孔3，开启该取 样管通道即可获得取样孔所在位置处烟气采样信号，这种方式是确定"点"的测量，用于测 量详细的烟气成分分布场，利用各取样管中电磁阀的交替打开进行分别测量；图2 (b)所 示取样管2采用一管多孔的结构形式，每根取样管2在其不同的位置处分别设置取样孔，各 根取样管2同时开启可用于精确测量烟气场内的平均烟气成分。
参见图3，混合缓冲罐中设置一道硅酸铝纤维防尘滤网10，防尘滤网10的两面用钢丝 网固定，防止灰尘损坏烟气分析仪，混合缓冲罐烟气入口 ll设置在防尘滤网IO的下部，混 合缓冲罐烟气出口 12设置防尘滤网的上部，烟气在下部进入，经防尘滤网IO的过滤，在顶
部输出，烟气经混合缓冲罐的扩容，大大降低了飞灰的流速，飞灰因重力自然落下；在混合 缓冲罐的底部设置一个飞灰收集器13，飞灰收集器13的底部和顶部为独立可控的顶部阀门
14和底部阀门15，运行中顶部阀门14和底部阀门15不能同时打开，保证系统的封闭，同 时也能实现在线排灰。 系统内部运行逻辑
1、 测量平均排烟氧量步骤
a、 通压缩空气对系统进行吹扫，保证抽取烟气管道的通畅，吹扫结束后，对混合缓冲 罐排灰。
b、 通过烟气分析仪中与大气相通的自检气流通道使烟气分析仪在清洁的环境下完成开 机及自检。
c、 烟气分析仪自检结束后让烟气分析仪接入烟气测量系统，开始抽取烟气进行测量。
d、 测量过程中定时排出飞灰收集器中的飞灰，并定时打开混合缓冲罐的旁路，对混合 缓冲罐进行反吹扫，防止堵灰。
2、 测量氧量场分布步骤
步骤a、 b、 d与上述"测量平均排烟氧量步骤"相同，不同的步骤c:
步骤c.烟气分析仪自检结束后让烟气分析仪接入烟气测量系统，开始依次抽取每根取
样管的烟气进行测量，测量间隔可设置为2分钟，测量完一个周期，就可以得到排烟的烟气
气体分布场。
3、 测量关闭步骤-
a、 让烟气分析仪抽取干净空气对烟气分析仪自身进行清洁，5分钟后关闭烟气分析仪。
b、 通压縮空气对系统进行吹扫，防止积灰。
c、吹扫结束后，系统关闭。
权利要求1、锅炉排烟烟气场在线测量系统，其特征是设置网格式取样系统，是在被取样烟道(1)内，设置多根取样管(2)，各取样管设置取样孔(3)，所有取样孔(3)在被取样烟道(1)的烟场中呈网格点分布，所有取样管(2)的另一端在位于被取样烟道外部的混合缓冲罐中汇集，以所述混合缓冲罐的输出气体为烟气分析仪的采用信号，在所述混合缓冲罐的输出管路中设置抽气泵。
2、 根据权利要求1所述的锅炉排烟烟气场在线测量系统，其特征是设置两路压力气体 吹扫系统， 一路为混合缓冲罐的工作状态吹扫系统，对混合缓冲罐形成反向吹扫的压力气体 是来自于抽气泵反冲旁路(7)的分流压力烟气，抽气泵以混合缓冲罐的旁通管(5)为烟气 输入管路；另一路是以厂用压縮空气为高压气源，在系统的不同部位形成高压气体吹扫通道。
3、 根据权利要求1所述的锅炉排烟烟气场在线测量系统，其特征是所述被取样烟道(1) 为烟道上游，抽取的烟气在经过烟气分析仪之后返回到烟道下游(6)。
4、 根据权利要求1所述的锅炉排烟烟气场在线测量系统，其特征是在所述烟气分析仪 输入管口设置流量调节阔；位于所述流量调节阀与抽气泵之间，设置旋风分离器，在所述旋 风分离器的输出管路中设置烟气旁路，经过烟气旁路的烟气返回到烟道下游(6)中。
5、 根据权利要求1所述的锅炉排烟烟气场在线测量系统，其特征是在所述烟气分析仪 中设置与大气相通的自检气流通道(8)。
6、 根据权利要求1所述的锅炉排烟烟气场在线测量系统，其特征是所述取样管(2)采 用一管一孔的结构形式，所述一管一孔是每根取样管(2)仅在一个测量位置上设置取样孔(3)。
7、 根据权利要求1所述的锅炉排烟烟气场在线测量系统，其特征是所述取样管(2)采 用一管多孔的结构形式，所述一管多孔在每根取样管(2)不同的位置处分别设置取样孔。
8、 根据权利要求1所述的锅炉排烟烟气场在线测量系统，其特征是所述混合缓冲罐的 设置包括在罐内设置防尘滤网(10)，混合缓冲罐烟气入口 (11)设置在防尘滤网(1)的下 部，混合缓冲罐烟气出口 (12)设置在防尘滤网(10)上部。
9、 根据权利要求9所述的锅炉排烟烟气场在线测量系统，其特征是在混合缓冲罐的底 部设置飞灰收集器(13)，飞灰收集器(13)的底部和顶部为独立可控的顶部阀门(14)和 底部阀门(15)。
专利摘要锅炉排烟烟气场在线测量系统，其特征是设置网格式取样系统，是在被取样烟道内，设置多根取样管，各取样管设置取样孔，所有取样孔在被取样烟道的烟场中呈网格点分布，所有取样管的另一端在位于被取样烟道外部的混合缓冲罐中汇集，以混合缓冲罐的输出气体为烟气分析仪的采用信号，在所述混合缓冲罐的输出管路中设置抽气泵。本实用新型故障率低、测量精度高、动态响应灵敏、测量值可靠、测量范围更全面、使用寿命长、能快速隔离检修及更换零部件。
文档编号G01N1/14GK201207023SQ20082011167
公开日2009年3月11日 申请日期2008年5月16日 优先权日2008年5月16日
发明者琼 韩 申请人:琼 韩